Літій-іонні акумулятори забруднюють довкілля. Їх можна перероблювати за допомогою… апельсинів
Дослідники із Сінгапуру й Франції виявили спосіб переробки літій-іонних акумуляторів — ті є поширеними складовими електроніки. За допомогою апельсинової шкірки із використаних акумуляторів можна видобути від 70 до майже 100 відсотків чистих металів без шкоди для довкілля.
Про це йдеться в публікації вчених у виданні Environmental Science & Technology.
Літій-іонні акумулятори використовуються у багатьох електронних пристроях — від смартфонів і ноутбуків до медичного обладнання. Ринок цих акумуляторів у 2019 році складав понад 40 мільярдів доларів і, за прогнозами Global Market Insights, до 2026-го перевищить 76 мільярдів доларів.
Зі зростанням ринку збільшуватиметься і кількість вироблених акумуляторів, а отже — і проблема їхньої переробки. До 2030 року щорічний обсяг відходів літій-іонних акумуляторів може сягнути двох мільйонів тонн. Вони використовують метали штибу літію і кобальту, які є не лише шкідливими для довкілля, а й рідкісними. А тому проблема переробки акумуляторів має як екологічний, так і комерційний бік.
Поки потенційній переробці піддаються близько 50% усіх літій-іонних акумуляторів (хоча технологія фінської компанії Fortum дозволяє збільшити цей показник до 80%). Та й із них у країнах ЄС і США фактично переробляють до 5% акумуляторів. Понад те, дієвих способів власне переробки поки немає: нагрівання — енергозатратне, а використання інших хімічних елементів призводить до утворення побічних речовин.
Поєднати екологічність та ефективність переробки літій-іонних акумуляторів вдалося групі дослідників на чолі з Мадгаві Шріванасан і Чор Йонґ Тай із Сінгапура. Вони використали лимонну кислоту й екстракт апельсинової шкірки як основу для відновлення металів. Екстракт готували так: шкірку подрібнили, висушили та пропустили через металеву сітку з діаметром отворів 250 мікрометрів.
Далі використані акумулятори повністю розрядили, потім вилучили з них чорний порошок із металами, змішували з екстрактом апельсинової шкірки й лимонною кислотою і кип’ятили чотири години. Отримане вариво просіювали від домішків металів, що не розчинилися. Для порівняння результатів ті ж процедури здійснили, використавши замість апельсинової шкірки перекис водню.
Із розчину з екстрактом апельсинової шкірки дослідникам вдалося видобути 98,9% кобальту, 98,2% нікелю, 99,9% магнію і 72,5% літію. Перекис водню виявився трохи дієвішим лише у видобуванні літію. Із видобутих металів автори дослідження змогли створити катоди для літій-іонних акумуляторів, які не поступалися властивостями новим.
Учені вже не вперше намагаються знайти ефективні способи переробки електронного сміття. Дослідники з Південної Кореї у червні повідомили про створену ними полімерну сполуку, яка здатна «всотувати» з електронних відходів золото — навіть у присутності 63 інших хімічних елементів. При цьому грам створеного полімеру «забирав» із собою півтора грама золота майже без домішок — це вдесятеро більше теоретичних обмежень.